5. Физика и технология новых высокотемпературных сверхпроводников, квантовых материалов и наноструктур

В области изучения физики высокотемпературных сверхпроводников проект ориентирован на (i) проведение теоретических и экспериментальных исследований с целью выяснения природы основного состояния и механизма сверхпроводимости в высокотемпературных сверхпроводниках, (ii) целенаправленном конструировании и создании новых ВТСП материалов, на основе полученных знаний. Планируются исследования явлений, в которых наиболее ярко проявляются необычные свойства высокотемпературных сверхпроводников, такие как псевдощелевое состояние, электрон-дырочная асимметрия, анизотропия и знакопеременность сверхпроводящего параметра порядка, структура волновой функции пар, а также эффекты локализации и зарядового упорядочения. Для решения экспериментальных задач будут использованы современные новые методы, которые позволят получить необходимую информацию об особенностях электронной структуры ВТСП и ее взаимосвязи с необычными свойствами этих соединений. Важнейшая часть исследований связана с разработкой технологии синтеза и получением новых ВТСП материалов (трехмерных, тонкопленочных, гибридных), пригодных как для проведения исследований, так и для использования в прикладных разработках. Предполагается продолжить исследования супергидридов металлов, которые демонстрируют наивысшие на сегодня температуры сверхпроводящего перехода (250К). Планируется анализ возможностей дальнейшего увеличения критических параметров высокотемпературных сверхпроводников и направленный поиск новых сверхпроводящих материалов, а также отработка более дешевых технологий их получения. Цель этих усилий связана с использованием ВТСП материалов в энергетике, электронике, приборостроении, вычислительной и телекоммуникационной технике. В области изучения физики квантовых материалов (КМ) в последние годы в мире резко возрос интерес к созданию новых классов КМ, в т.ч. топологически нетривиальных изоляторов, вейлевских и дираковских полуметаллов и др. Актуальность данного направления обусловлена принципиальной возможностью возникновения на интерфейсе КМ новых состояний электронной материи, свойства которой практически не изучены. Целью исследований является создание микро и нано-структур на основе топологических изоляторов, а также сверхпроводников с нетривиальной топологией или симметрией параметра порядка и графеноподобных материалов. Работы будут проводиться по трем направлениям: рост кристаллов и эпитаксиальных пленок, создание гибридных наноструктур на основе КМ методом нано-сборки и изучение их электронных свойств. Результаты исследований планируется использовать для создания прототипов приборов, действие которых будет основано на новых физических принципах.